La impresión 3D en metal, también conocida como Sinterización Láser Directa de Metal (DMLS) y Fusión Láser Directa de Metal (DMLM) es una tecnología de capas aditivas. Durante la impresión 3D de metal, una impresora 3D de metal utiliza un rayo láser para fundir capas de 20-60 micras de polvo de metal una encima de otra. El metal en polvo se extiende por toda la plataforma de construcción y se funde selectivamente en las capas anteriores. Este proceso aditivo permite fabricar piezas metálicas a partir de un lecho de metal en polvo. El proceso es similar a otras impresoras 3D de sinterización selectiva por láser (SLS) basadas en polímeros que utilizan la fusión del lecho de polvo.

Las piezas creadas son de metal totalmente denso con excelentes propiedades mecánicas. Existen otros procesos de impresión 3D de metal que utilizan un aglutinante, aunque producen piezas que no son de metal totalmente denso. El proceso puede producir geometrías complejas que los procesos tradicionales de mecanizado CNC no son capaces de realizar. Los ejemplos de piezas metálicas en 3D incluyen moldes e insertos, trabajos en conductos y herramientas rápidas.

Los materiales de impresión metálica en 3D incluyen el acero inoxidable, el cromo cobalto, el acero maraging, el aluminio, la aleación de níquel y el titanio. Todos estos materiales se analizan en detalle a continuación.

Materiales de impresión 3D de metal &Especificaciones

La impresión 3D de metal es capaz de producir piezas duraderas a partir de polvos metálicos. Estas piezas pueden ser complejas, intrincadas y elaboradas, todo ello manteniendo su resistencia.

Material	Denominación de la aleación	Capas	Dureza	Ventajas	Aplicaciones
Acero inoxidable (PH1)	15-5 PH, DIN 1.4540 & UNS S15500	Capas de 20 ó 40 micras	Construcción de 30-35 HRC, postendurecido a 40 HRC	Alta dureza & Resistencia	Piezas de prototipo / producción
Acero inoxidable (GP1)	17-4, europeo 1.4542, alemán X5CrNiCuNb16-4	Capas de 20 ó 40 micras	230 ± 20 HV1 Construido, Rectificado &Pulido a 250-400 HV1	Alta tenacidad &Ductilidad	Aplicaciones de ingeniería
Cromo-cobalto (MP1)	ISO 5832-4 & ASTM F75	20, 40 o 50 micras	35-45 HRC Construido	Resistencia a altas temperaturas	Turbinas &Partes de motor
Acero martensítico (MS1)	18% Ni Maraging 300, Europeo 1.2709, alemán X3NiCoMoTi 18-9-5	Capas de 20 ó 40 micras	Construcción de 33-37 HRC, postendurecido a 50-56 HRC	Fácilmente mecanizable &Excelente capacidad de pulido	Moldeo por inyección, Enfriamiento conformado
Aluminio AlSi10Mg	Aleación típica de fundición	Capas de 30 micras	Aproximadamente 119 ± 5 HBW	Bajo peso, Buenas propiedades térmicas	Automoción, carreras
Aleación de níquel IN718	UNS N07718, AMS 5662, AMS 5664, W.Nr 2.4668, DIN NiCr19Fe19NbMo3	40 Capas de Micrones	30 HRC Construido, Post Endurecido 47 HRC	Resistente a la Corrosión	Turbinas, Cohetes, Aeroespacial
Acero inoxidable (316L)	ASTM F138	Capas de 20 micras	85 HRB	Resistente a la corrosión &Pitting	Herramientas quirúrgicas, Alimentación & Plantas químicas
Titanio Ti-64*	ASTM F2924	Capas de 30 o 60 micras	320 ± 15 HV5	Ligero, Alta Resistencia & Resistente a la Corrosión	Aeroespacial, Automovilismo
Titanio Ti-64 ELI*	Propiedades ASTM F136	Capas de 30 o 60 micras	320 ± 15 HV5	Resistencia a la Corrosión, Biocompatibilidad	Médica, Biomédica, Implantes

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Aluminio AlSi10Mg

AlSi10Mg es una aleación de fundición típica con buenas propiedades de fundición. Este material se utiliza para piezas de fundición con paredes finas y geometría compleja. Los elementos de aleación, el silicio y el magnesio, dan lugar a una gran resistencia y dureza. La aleación también presenta buenas propiedades dinámicas, por lo que se utiliza para piezas sometidas a grandes cargas. Las piezas de aluminio AlSi10Mg son ideales para aplicaciones que requieren una combinación de buenas propiedades térmicas y bajo peso.

Propiedades del aluminio AISi10Mg

• Alta resistencia
• Dureza
• Buenas propiedades dinámicas

Aplicaciones del aluminio AlSi10Mg

• Fabricación directa de prototipos funcionales
• Producción de bajo volumen Producción de bajo volumen
• Productos o piezas de recambio
• Automóviles
• Ingeniería
• Competición de motores
• Aeroespacial
• Piezas prototipo para fundición a presión de aluminio

Cromo al cobalto MP1

El cromo al cobalto MP1 produce piezas en una base de cobalto-cromo-molibdeno.cromo-molibdeno. Esta clase de superaleación se caracteriza por tener excelentes propiedades mecánicas (resistencia/dureza), resistencia a la corrosión y a la temperatura. Estas aleaciones se utilizan habitualmente en aplicaciones biomédicas, como los implantes dentales y médicos, y también en aplicaciones de ingeniería de alta temperatura, como en los motores aeroespaciales.

Propiedades del cromo-cobalto MP1

• Mejora de la resistencia, resistencia a la corrosión a la temperatura &
• Mejora de las propiedades mecánicas con el aumento de la temperatura hasta 500-600 °C
• Se ajusta a la composición química UNS R31538 de la aleación de alto carbono CoCrMo
• Asegura la ausencia de níquel (< 0.1 % de contenido de níquel) Composición
• Cumple con las Especificaciones Mecánicas &Químicas de la ISO 5832-4 & ASTM F75 para las Aleaciones de Implante de CoCrMo Fundido

Aplicaciones de Cromo Cobalto MP1

• Aplicaciones de Ingeniería de Alta Temperatura (por ejemplo, turbinas, implantes médicos)

Acero martensítico MS1

El acero martensítico MS1 es un acero endurecible por martensita. Su composición química corresponde a la clasificación estadounidense 18% Ni Maraging 300, europea 1.2709 y alemana X3NiCoMoTi 18-9-5. Este tipo de acero se caracteriza por tener una excelente resistencia combinada con una alta tenacidad. Las piezas son fácilmente mecanizables con procesos de acabado CNC después del proceso de construcción, y pueden ser fácilmente post-endurecidas a más de 50 HRC. También tienen una excelente capacidad de pulido. Las aplicaciones del acero martensítico incluyen herramientas y piezas de alto rendimiento.

Propiedades del acero martensítico MS1

• Fácilmente mecanizable
• Endurecible hasta aprox. 54 HRC
• Buena conductividad térmica

Aplicaciones del acero martensítico MS1

• Moldeo por inyección en serie para la producción de grandes volúmenes
• Aplicaciones de herramientas (por ejemplo, Fundición a presión de aluminio)
• Piezas de alto rendimiento

Acero inoxidable GP1

El acero inoxidable GP1 es un acero inoxidable. Su composición química corresponde a la clasificación estadounidense 17-4, la europea 1.4542 y la alemana X5CrNiCuNb16-4. Este tipo de acero se caracteriza por tener buenas propiedades mecánicas, especialmente una excelente ductilidad en estado procesado por láser, y se utiliza ampliamente en una gran variedad de aplicaciones de ingeniería. Este material es ideal para muchas aplicaciones de construcción de piezas, como prototipos metálicos funcionales, productos de pequeñas series, productos individualizados o piezas de recambio.

Propiedades del acero inoxidable GP1

• Buenas propiedades mecánicas
• Excelente ductilidad

Aplicaciones del acero inoxidable GP1

• Aplicaciones de ingeniería, incluyendo prototipos funcionales Prototipos
• Productos de series pequeñas
• Productos individualizados o piezas de repuesto
• Piezas que requieren una alta dureza &Ductilidad

Acero inoxidable PH1

El acero inoxidable PH1 es un acero inoxidable. La composición química se ajusta a las composiciones de 15-5 PH, DIN 1.4540 y UNS S15500. Este tipo de acero se caracteriza por tener excelentes propiedades mecánicas, especialmente en el estado de endurecimiento por precipitación. Este tipo de acero se utiliza ampliamente en una variedad de aplicaciones médicas, aeroespaciales y otras aplicaciones de ingeniería que requieren alta dureza y resistencia. Este material es ideal para muchas aplicaciones de construcción de piezas, como prototipos metálicos funcionales, productos de pequeñas series, productos individualizados o piezas de repuesto.

Propiedades del acero inoxidable PH1

• Muy alta resistencia
• Fácilmente endurecible hasta aprox. 45 HRC

Aplicaciones del acero inoxidable PH1

• Aplicaciones de ingeniería, incluyendo prototipos funcionales
• Productos de series pequeñas
• Productos individualizados o piezas de recambio
• Piezas que requieren alta dureza&

Titanio Ti64

El titanio Ti64 es una aleación Ti6Al4V. Esta aleación ligera común se caracteriza por tener excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión combinadas con un bajo peso específico y biocompatibilidad. La versión ELI (extra-low interstitials) tiene una pureza especialmente alta. El titanio es bueno para aplicaciones aeroespaciales y de ingeniería, así como para implantes biomédicos.

Propiedades del titanio Ti64

• Peso ligero con alta resistencia específica por densidad
• Resistencia a la corrosión
• Biocompatibilidad
• Laser-Las piezas sinterizadas cumplen los requisitos de la norma ASTM F1472 (para Ti6Al4V) & ASTM F136 (para Ti6Al4V ELI) en cuanto a las impurezas máximas
• Muy buena bioAdhesión

Aplicaciones de Ti64 de titanio

• Aeroespacial &Aplicaciones de ingeniería
• Implantes biomédicos

Seleccionar el mejor material para cada método de impresión 3D de metal es importante. En Fathom, nuestro equipo puede ayudarle a seleccionar el material más adecuado para su proyecto. A continuación, analizamos cuatro procesos de impresión 3D en metal.

El proceso de impresión 3D en metal

Aunque hay varias categorías de impresión 3D en metal, los métodos básicos de fabricación implican todos la producción de una pieza mediante la adición de material una capa a la vez. En primer lugar, la cámara de construcción se llena de argón u otro gas inerte. El gas se utiliza para minimizar la oxidación del material metálico. El material en polvo se coloca sobre la plataforma de construcción. A continuación, un láser escanea una sección transversal del componente y fusiona los gránulos para crear una capa. La plataforma de construcción se desplaza hacia abajo una capa y luego se añade otra capa de polvo metálico. El láser vuelve a escanear para crear una capa más. El proceso se repite hasta que la pieza está hecha. Se utilizan estructuras de soporte del mismo material para fijar la pieza a la plataforma de construcción. Se elimina el exceso de polvo de la pieza y se trata térmicamente. La pieza se separa de la plataforma de construcción mediante corte, electroerosión por hilo o mecanizado.

Los métodos de impresión 3D en metal incluyen //

• Fusión selectiva por láser (SLM) /Un láser funde capas de material metálico en polvo en capas sucesivas.
• Fusión por haz de electrones (EBM) //El mismo proceso que la SLM, pero un haz de electrones sustituye al láser.
• Soldadura por deposición láser (LMD) // Un polvo metálico se superpone a un material base y se fusiona sin poros ni grietas.
• Aplicación de polvo metálico (MPA) // Las partículas de polvo se aceleran en un gas portador y, a continuación, se aplican a una capa o sustrato previamente impreso mediante un chorro de polvo.

Una vez que se ha construido una pieza mediante uno de los procesos de impresión 3D de metal mencionados, la pieza pasa al posprocesamiento. El post-procesamiento puede incluir una serie de técnicas. Estos pasos incluyen la eliminación de cualquier polvo suelto, la eliminación de las estructuras de soporte y el recocido térmico. La calidad de la superficie también puede mejorarse mediante el chorreado, el metalizado, el micromecanizado o el pulido. Los agujeros o las roscas pueden crearse mediante el mecanizado CNC.

Distinguir entre cada proceso de impresión 3D en metal puede resultar confuso, ya que algunos de los procesos son muy similares. Algunas de las preguntas más comunes en torno a la terminología de la impresión 3D en metal incluyen //

¿Cuál es la diferencia entre DMLS y SLM? El Sinterizado Láser Directo de Metales (DMLS) y la Fusión Láser Selectiva (SLM) utilizan un láser para escanear y fusionar o fundir partículas de polvo metálico con el fin de unirlas y crear una pieza en capas. Ambos procesos utilizan el metal en forma granular y ambos métodos son un tipo de impresión 3D por fusión de lecho de polvo. La principal diferencia entre los dos está en el proceso de unión de las partículas. Mientras que el DMLS utiliza material de aleación metálica con puntos de fusión variables que se unen a alto calor, el SLM utiliza polvos metálicos con una única temperatura de fusión. Tanto el SLM como el DMLS son adecuados para uso industrial y proyectos de ingeniería.

¿Cuál es la diferencia entre DMLM y DMLS? El Sinterizado Láser Directo de Metales (DMLS) y la Fusión Láser Directa de Metales (DMLM) son dos procesos de fabricación aditiva que utilizan el láser para fundir material metálico en polvo para que las partículas se fusionen. En el proceso DMLS, el metal sólo se funde parcialmente. En el proceso DMLM, el material se funde completamente hasta convertirse en un líquido, que luego se solidifica cuando se enfría. DMLS es un término que puede utilizarse para describir cualquiera de los dos procesos.

Ya sea que su proyecto utilice la tecnología DMLS u otro proceso de impresión 3D de metal, puede esperar una pieza de alta calidad que sea comparable a una pieza de metal hecha con métodos de fabricación tradicionales. La capacidad de producir piezas fuertes, complejas y duraderas son sólo algunas de las ventajas de la impresión 3D sobre metal. Hay otras ventajas que han impulsado la demanda de la impresión 3D sobre metal. Analice sus opciones con un experto en impresión 3D sobre metal de Fathom hoy mismo.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D sobre metal?

Al planificar su proyecto de impresión 3D sobre metal, es importante tener en cuenta las siguientes ventajas. Los objetos metálicos impresos en 3D tienen excelentes propiedades físicas. Se pueden fabricar con una amplia gama de materiales que son difíciles de procesar con los métodos de fabricación tradicionales, como las superaleaciones metálicas. Un producto metálico impreso en 3D tiene un buen rendimiento, es más ligero y requiere menos componentes de montaje. El uso del método de impresión 3D en metal permite a las empresas producir piezas con geometrías complejas inalcanzables con los métodos de fabricación tradicionales. Un número cada vez mayor de industrias han aprovechado las ventajas de la impresión 3D en metal para innovar y utilizar esta tecnología para una serie de aplicaciones.

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Aplicaciones de la impresión 3D en metal

La impresión 3D en metal es un método de fabricación muy popular porque puede reducir el peso de la pieza al tiempo que añade durabilidad y resistencia. Estas características han demostrado ser ventajosas para la industria aeroespacial, la sanidad, la investigación y el desarrollo, la automoción y más. El DMLS puede utilizarse para numerosas aplicaciones, incluyendo //

• Prototipos funcionales
• Fabricación digital directa
• Moldes &Insertos
• Trabajos en conductos
• Herramientas rápidas
• Piezas de recambio Piezas
• Carcasas rígidas
• Disipadores de calor &Intercambiadores de calor

Historia de la impresión 3D metálica

La tecnología de impresión 3D metálica existe desde la década de 1980. Esta tecnología sigue avanzando con muchas grandes empresas que ayudan al desarrollo y la comercialización. La siguiente línea de tiempo es un resumen de la historia de la impresión 3D en metal //

• 1980 / / La primera máquina de sinterización láser fue desarrollada por el Dr. Carl Deckard de la Universidad de Texas. Aunque esta máquina se utilizó para el plástico, presentó una oportunidad para la impresión 3D en metal.
• 1986 / / La tecnología de estereolitografía es inventada por Charles Hull
• 1988 / / El sinterizado selectivo por láser (SLS) fue inventado por Carl Deckard y allanó el camino para la introducción del DMLS.
• 1989 / / El sinterizado selectivo por láser es inventado por Carl Deckard
• 1991 / / El Dr. Ely Sachs del MIT creó el Binder Jetting.
• 1995 / / ExOne obtuvo la licencia para el Binder Jetting de materiales metálicos.
• 1995 / / El Instituto Fraunhofer de Alemania patentó la fusión de metales por láser. Las universidades y EOS, una empresa alemana, también ayudaron al desarrollo de la impresión metálica en 3D.
• 2012 / / Las grandes empresas GE, HP y DM empezaron a invertir en la impresión metálica en 3D.
• 2017 – actualidad / / La impresión metálica en 3D sigue convirtiéndose en una industria grande y lucrativa.

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